靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種徑向應(yīng)變引伸計(jì)，具體涉及一種靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]引伸計(jì)被廣泛應(yīng)用于材料性能測試及力學(xué)試驗(yàn)中測量試件變形，現(xiàn)有的應(yīng)變式引伸計(jì)多數(shù)為縱向引伸計(jì)或單軸引伸計(jì)，且均限于常壓環(huán)境下使用。靜水壓多軸加載試驗(yàn)中，加載腔室內(nèi)為lOOMPa高液壓環(huán)境下，腔室內(nèi)的空間狹小，目前尚沒有一種可用于高液壓環(huán)境下，尺寸較小、測量試件徑向變形的雙軸引伸計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于填補(bǔ)上述測量技術(shù)的空白，提供一種可用于靜水壓多軸加載試驗(yàn)中試件徑向變形測量和應(yīng)變測量的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)，與傳統(tǒng)的懸臂梁結(jié)構(gòu)引伸計(jì)相比，在滿足測量要求的同時(shí)具有更小的空間尺寸。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0005]靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)，包括固定環(huán)1，靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的試件7置于固定環(huán)1內(nèi)，第一彈性元件2、第二彈性元件3、第三彈性元件4和第四彈性元件5—端固定在固定環(huán)1內(nèi)，另一端和連接桿6接觸，連接桿6緊緊的頂在彈性元件與試件7之間，且連接桿6垂直接觸于試件7表面;所述第一彈性元件2上表面貼有第一上表面應(yīng)變計(jì)8和第二上表面應(yīng)變計(jì)9，下表面貼有第一下表面應(yīng)變計(jì)10和第二下表面應(yīng)變計(jì)11，四個(gè)應(yīng)變計(jì)組成惠斯通全橋;所述第二彈性元件3、第三彈性元件4和第四彈性元件5的結(jié)構(gòu)與第一彈性元件2相同，四只彈性元件總體上呈現(xiàn)出圓環(huán)形，即每個(gè)彈性元件呈1/4圓弧圍繞在試件7周圍；第一彈性元件2和第三彈性元件4合成一組，通過應(yīng)變計(jì)測量試件7徑向y方向上的變形和應(yīng)變，第二彈性元件3和第四彈性元件5合成為一組，通過應(yīng)變計(jì)測量試件7徑向X方向上的變形和應(yīng)變；
[0006]所述第一彈性元件2的第一上表面應(yīng)變計(jì)8和第二上表面應(yīng)變計(jì)9的引線端8+、8_、9+、9_依次接到第一接線端子12的a、b、c、d端上，第一彈性元件2的第一下表面應(yīng)變計(jì)10和第二下表面應(yīng)變計(jì)11的引線端10+、10-、11+、11_依次接到第二接線端子13的e、f、g、h端上，第一上表面應(yīng)變計(jì)8的8-端接第一下表面應(yīng)變計(jì)10的10-端，第一下表面應(yīng)變計(jì)10的10+端接第一上表面應(yīng)變計(jì)9的9+端，第二上表面應(yīng)變計(jì)9的9-端接第二下表面應(yīng)變計(jì)11的11+端，第二下表面應(yīng)變計(jì)11的11-端接第一上表面應(yīng)變計(jì)8的8+端;第一接線端子12的a端為第一彈性元件2上表面處惠斯通電橋供電正極，c端為電橋供負(fù)極，b端為電橋輸出信號正極，d端為電橋輸出信號負(fù)極;第二接線端子13的e端為彈性元件下表面處惠斯通電橋供電正極，g端為電橋供負(fù)極，f端為電橋輸出信號正極，h端為電橋輸出信號負(fù)極。
[0007]和現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下優(yōu)點(diǎn):
[0008]1)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的引伸計(jì)的所有彈性元件為1/4圓弧形狀的曲梁結(jié)構(gòu)，并對用于徑向測量的四只彈性元件進(jìn)行環(huán)形布置，使相對的兩只彈性元件相組合測量試件某一個(gè)方向上的變形或應(yīng)變，與傳統(tǒng)的懸臂梁結(jié)構(gòu)的引伸計(jì)相比，在具有較好的線性度和靈敏度的同時(shí)具有更小的體積，節(jié)省了靜水壓多軸加載試驗(yàn)腔室中的空間。
[0009]2)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的引伸計(jì)不需要像常規(guī)引伸計(jì)一樣借助其它元件將引伸計(jì)綁定于試件上，而是借助一根連接桿將引伸計(jì)緊緊地與試件相連接，操作方便可靠。
[0010]3)本發(fā)明所設(shè)計(jì)的彈性元件尾部的上下表面分別貼有兩片應(yīng)變計(jì)，組成惠斯頓全橋可消除溫度引起的測量誤差和靜水壓環(huán)境造成的應(yīng)變計(jì)壓力效應(yīng)誤差，同時(shí)增加了引伸計(jì)的輸出靈敏度。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的引伸計(jì)可測量三軸變形和應(yīng)變；
[0011]4)本發(fā)明可適用于大于llOMPa的高靜水壓環(huán)境下的雙軸變形和應(yīng)變測量，試件徑向變形測量靈敏度為1098με/πιπι(Χ軸)和1087με/πιπι(Υ軸)，具有結(jié)構(gòu)輕巧、使用方便，靈敏度高等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的彈性元件的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的彈簧片應(yīng)變計(jì)貼片示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]參照圖1、圖2、本發(fā)明靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)，包括固定環(huán)1，靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的試件7置于固定環(huán)1內(nèi)，第一彈性元件2、第二彈性元件3、第三彈性元件4和第四彈性元件5—端固定在固定環(huán)1內(nèi)，另一端和連接桿6接觸，連接桿6緊緊的頂在彈性元件與試件7之間，且連接桿6垂直接觸于試件7表面;所述第一彈性元件2上表面貼有第一上表面應(yīng)變計(jì)8和第二上表面應(yīng)變計(jì)9，下表面貼有第一下表面應(yīng)變計(jì)10和第二下表面應(yīng)變計(jì)11，四個(gè)應(yīng)變計(jì)組成惠斯通全橋;所述第二彈性元件3、第三彈性元件4和第四彈性元件5的結(jié)構(gòu)與第一彈性元件2相同，四只彈性元件總體上呈現(xiàn)出圓環(huán)形，即每個(gè)彈性元件呈1/4圓弧圍繞在試件7周圍；第一彈性元件2和第三彈性元件4合成一組，通過應(yīng)變計(jì)測量試件7徑向y方向上的變形和應(yīng)變，第二彈性元件3和第四彈性元件5合成為一組，通過應(yīng)變計(jì)測量試件7徑向X方向上的變形和應(yīng)變。
[0017]參照圖3，第一彈性元件2的第一上表面應(yīng)變計(jì)8和第二上表面應(yīng)變計(jì)9的引線端8+、8-、9+、9_依次接到第一接線端子12的a、b、c、d端上，第一彈性元件2的第一下表面應(yīng)變計(jì)10和第二下表面應(yīng)變計(jì)11的引線端10+、10-、11 +、11-依次接到第二接線端子13的6 4^、1!端上，第一上表面應(yīng)變計(jì)8的8-端接第一下表面應(yīng)變計(jì)10的10-端，第一下表面應(yīng)變計(jì)10的10+端接第一上表面應(yīng)變計(jì)9的9+端，第二上表面應(yīng)變計(jì)9的9-端接第二下表面應(yīng)變計(jì)11的11+端，第二下表面應(yīng)變計(jì)11的11-端接第一上表面應(yīng)變計(jì)8的8+端;第一接線端子12的a端為第一彈性元件2上表面處惠斯通電橋供電正極，c端為電橋供負(fù)極，b端為電橋輸出信號正極，d端為電橋輸出信號負(fù)極;第二接線端子13的e端為彈性元件下表面處惠斯通電橋供電正極，g端為電橋供負(fù)極，f端為電橋輸出信號正極，h端為電橋輸出信號負(fù)極。
[0018]本發(fā)明的工作原理是:將第一彈性元件2—端固定在固定環(huán)1上，另一端通過連接桿6與試件7連接。在開始測量之前，先將連接桿6輕輕頂開第一彈性元件2末端一小段，使第一彈性元件2末端對連接桿6產(chǎn)生微小的預(yù)壓力，保證連接桿6能緊緊的貼在試件7表面。當(dāng)試件7因變形而直徑增大時(shí)，通過連接桿6傳遞給第一彈性元件2使其張開，從而在彈性元件應(yīng)變計(jì)貼片處產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變。第一上表面應(yīng)變計(jì)8和第二上表面應(yīng)變計(jì)9測量第一彈性元件2上表面的應(yīng)變，第一下表面應(yīng)變計(jì)10和第二下表面應(yīng)變計(jì)11測量第一彈性元件2下表面處的應(yīng)變，四片應(yīng)變計(jì)組成惠斯通全橋，通過測量惠斯通全橋輸出即可計(jì)算出試件變形。第一彈性元件2和第三彈性元件4合成一組，將其輸出結(jié)果相加即可計(jì)算出試件徑向y方向上的變形和應(yīng)變。第二彈性元件3和第四彈性元件5合成為一組，將其輸出結(jié)果相加即可計(jì)算出試件徑向X方向上的變形和應(yīng)變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)，其特征在于:包括固定環(huán)(1)，靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的試件(7)置于固定環(huán)(1)內(nèi)，第一彈性元件(2)、第二彈性元件(3)、第三彈性元件(4)和第四彈性元件(5)—端固定在固定環(huán)(1)內(nèi)，另一端和連接桿(6)接觸，連接桿(6)緊緊的頂在彈性元件與試件(7)之間，且連接桿(6)垂直接觸于試件(7)表面;所述第一彈性元件(2)上表面貼有第一上表面應(yīng)變計(jì)(8)和第二上表面應(yīng)變計(jì)(9)，下表面貼有第一下表面應(yīng)變計(jì)(10)和第二下表面應(yīng)變計(jì)(11)，四個(gè)應(yīng)變計(jì)組成惠斯通全橋;所述第二彈性元件(3)、第三彈性元件(4)和第四彈性元件(5)的結(jié)構(gòu)與第一彈性元件(2)相同，四只彈性元件總體上呈現(xiàn)出圓環(huán)形，即每個(gè)彈性元件呈1/4圓弧圍繞在試件(7)周圍；第一彈性元件(2)和第三彈性元件(4)合成一組，通過應(yīng)變計(jì)測量試件(7)徑向y方向上的變形和應(yīng)變，第二彈性元件(3)和第四彈性元件(5)合成為一組，通過應(yīng)變計(jì)測量試件(7)徑向X方向上的變形和應(yīng)變； 所述第一彈性元件(2)的第一上表面應(yīng)變計(jì)(8)和第二上表面應(yīng)變計(jì)(9)的引線端8+、8-、9+、9_依次接到第一接線端子(12)的a、b、c、d端上，第一彈性元件(2)的第一下表面應(yīng)變計(jì)(10)和第二下表面應(yīng)變計(jì)(11)的引線端10+、10-、11+、11_依次接到第二接線端子(13)的e、f、g、h端上，第一上表面應(yīng)變計(jì)(8)的8-端接第一下表面應(yīng)變計(jì)(10)的10-端，第一下表面應(yīng)變計(jì)(10)的10+端接第一上表面應(yīng)變計(jì)(9)的9+端，第二上表面應(yīng)變計(jì)(9)的9-端接第二下表面應(yīng)變計(jì)(11)的11 +端，第二下表面應(yīng)變計(jì)(11)的11 -端接第一上表面應(yīng)變計(jì)(8)的8+端;第一接線端子(12)的a端為第一彈性元件(2)上表面處惠斯通電橋供電正極，c端為電橋供負(fù)極，b端為電橋輸出信號正極，d端為電橋輸出信號負(fù)極;第二接線端子(13)的e端為彈性元件下表面處惠斯通電橋供電正極，g端為電橋供負(fù)極，f端為電橋輸出信號正極，h端為電橋輸出信號負(fù)極。
【專利摘要】靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的圓環(huán)式雙軸徑向引伸計(jì)，在固定環(huán)上剛性連接了四個(gè)彈性元件，彈性元件呈1/4圓弧形狀環(huán)繞在試件周圍，每個(gè)彈性元件通過一根連接桿與試件連接，連接桿緊緊的頂在彈性元件與試件之間；彈性元件頂部上下表面分別貼有兩片應(yīng)變計(jì)，四片應(yīng)變計(jì)成惠斯通全橋；試件產(chǎn)生的徑向變形通過頂桿傳遞給彈性元件使其彎曲，應(yīng)變計(jì)測量彈性元件的應(yīng)變，通過測量惠斯頓全橋輸出即可計(jì)算出試件變形；該引伸計(jì)適用于靜水壓多軸加載試驗(yàn)中的高液壓環(huán)境下的徑向變形和應(yīng)變測量，填補(bǔ)了高靜水壓環(huán)境下的應(yīng)變測量技術(shù)的空白，在具有較好的線性度和靈敏度的同時(shí)具有更小的體積，為靜水壓多軸加載試驗(yàn)中狹小的試驗(yàn)腔室節(jié)省了空間。
【IPC分類】G01B21/32
【公開號】CN105486273
【申請?zhí)枴緾N201510847245
【發(fā)明人】朱建陽, 徐明龍, 馮勃
【申請人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月27日